不同氣候下的維運指引（上）
太陽能系統維運該做什麼？
不同氣候下有什麼特別需要注意的地方？
模組泡水會怎樣嗎？
這份研究報告就是要解決上述的幾個問題，介紹了目前常用的維運指標，以及各種不同的典型氣候下需要注意的維運指引。
IEA PVPS Task 13研究報告
本文是一系列國際能源總署Task 13研究報告的導讀之一，關於IEA PVPS Task 13的介紹，以及本期計畫所有報告的列表，請參考以下網址。
報告總覽http://solar543.blogspot.com/2021/03/pvps-task13.html
不過這些報告動輒八九十頁，無法在此完整介紹，因此以摘要導讀的形式，讓大家了解這些報告有哪些內容，對這個題目有興趣的人可以自行下載完整報告研讀。
不同氣候下PV電站的維運指引
本文要介紹的報告是Guidelines for Operation and Maintenance of Photovoltaic Power
Plants in Different Climates，中文直譯為「不同氣候下PV電站的維運指引」，可以在以下連結下載：
由於報告太大本，摘要介紹分上下集，本篇為上集，介紹維運相關的性能指標
下集請由此進入：
電站性能指標
此章介紹電站維運會用到的電站性能指標，包括大家熟悉的PR值和各種修正PR值、能量指數、稼動率、修正稼動率等。
各種修正PR如下：
A. 模組溫度修正的PR值
對PR值計算有經驗的人會發現，夏天的PR值偏低，而冬天的PR值偏高。這是因為基本PR計算不考慮溫度的因素，而溫度對模組的發電功率有很大的影響，所以也影響到PR值。針對這個問題，有研究提出溫度修正的PR值：
傑博註：此作法可修正溫度造成的差異，但是也需要監控系統提供更多的資料。實務上也有簡化跟詳細的不同作法，詳細的是用每個紀錄點的溫度去修正，簡化的則是用一段時間的平均溫度來計算。當然越詳細的越準，但是量測與計算上也更複雜。
B. 數據削減修正的PR值
有些地區的電網可能會因為某些因素無法把電併入電網，導致實際發電量低於預期。可以在雙方約定好的條件下削減部份數據，讓PR值反應出真實的發電性能。
傑博註：除了電網因素，我們通常也會建議客戶削減天氣不好的資料，因為陰雨天的PR值會偏高，導致PR值失真。如果整個評估期間都在下雨，應該有相應的修正計算。
C. 沙塵修正的PR值
在沙塵嚴重地區，可以對沙塵遮蔽做修正。先定義沙塵率與沙塵損失率如下：
然後把PR值除以SR當作沙塵修正：PRsoiling
corrected = PR/SR
D. 功率因數修正的PR值
在再生能源佔比高的電網（如德國），電站不只提供實功率，可能也要提供虛功率（reactive power）。為了評估提供的實功率與預期差異，把PR值做如下修正
其中PF是功率因數=實功率/視在功率
除了PR，還有常用的參數如下：
能量性能指數EPI = 測得發電量/預期發電量
稼動率 = （設備可用時間 - 不可用時間 + 例外排除時間）/ 可用時間
能量稼動率 = （預期發電量-不可用發電量）/ 預期發電量
詳細說明請參閱報告。
維運指標
為了評估維運成效，維運合約中常用的指標如下：
A. 保證PR：如上述有各種修正PR，合約中要定義清楚計算方式。保證PR之外還要定義年衰減率。
傑博註：PR的量測與計算有很多眉角，陷阱也很多，要小心定義，並且在量測時做適當的查核與見證。為鼓勵維運積極增加發電，有些合約也會訂定PR超標獎勵或分紅，這些都可以列入考慮。
B. 保證稼動率：報告中提到目前要求稼動率大都在99%以上，幾乎不會看到低於這個數字的合約。
其中很重要的是定義計算的起始與終結時間，例如用日照30 W/m² 作為閥值通常是不錯的方法。
C. 反應時間：反應時間應的定義非常關鍵，主要和非關鍵事件的反應時間也有不同要求。
下圖是從故障到解決的時間表，顯示與反應時間相關的O&M KPI，以及每個階段的相關發電損失。 在許多情況下，檢測時間會很短，取決於監控系統的性質和故障類型。根據合約框架，發電損失（由字母 A 到 D 表示的區域）可能被排除在或不被排除在 KPI不足和約定的處罰之外。
傑博註：這個圖很好用，建議維運合約可以引用，明確定義維運商的責任範圍。
報告裡也提到了未達標的罰則如何定義、對監控數據的要求、以及維運合約的要點框架，限於篇幅不特別轉載，請直接參考報告。
電站運行
性能監控的指引：本節描述監控系統的軟硬體要求。提供了一個最佳實施例，告訴讀者該採用哪些監控，以及監控到什麼程度。
監控性能的分析與優化：本節介紹監控系統的功能有不同的等級，由基礎到高階分別是：基礎的分析
-> 故障偵測 -> 故障診斷 -> 系統優化。
符合電網的控制：這部份提到為了符合電網要求，電站運行需要做的準備以及受到的影響。台灣目前還沒有做到這個地步，但是隨著再生能源比例上升，這是未來可預見的。
發電預測：隨著再生能源比例上升，發電預測對於電網的重要性也隨之上升。這一章花了很多篇幅講電站發電預測的方法、預測的正確性指標KPI與不確定度（誤差）。正在研究發電預測的朋友可以參考報告說明。
安全性考量：本節介紹維運的安全考量，包括人員適格性、人身保護裝備、電氣安全考量、天氣造成的風險、建築物上安裝的PV安全考量等。
電站維護
預防性維護：說明預防性維護的項目，例如清洗、除草、電性檢測等工作
本節也說明熱影像檢測的方法、常見的溫度異常問題、異常處理建議等，詳細也可參考這篇：太陽能電站IR熱影像空拍
傑博註：隨空拍技術進步，熱影像檢測的門檻已經很低，檢測難度不高、成本也不高，問題在檢測後的分析。想像成千上萬張的照片要判讀，還要在外觀都一樣的照片中找出問題模組在第幾排第幾片，這才是最困難的地方。為此我們結合影像自動辨識技術，做故障判斷與定位，檢測後可以提供故障模組的明確位置，讓維運人員可以快速在檢測後執行後續工作。
此外也介紹EL檢測的方法與應用。詳細也可參考這篇：EL檢測技術介紹
矯正性維護：矯正性維護是指發生故障之後所作的維護工作。本節介紹了備品的準備、逆變器替換準備等。
下一篇進入本報告重點，說明不同氣候下的維運需要特別注意的事項
延伸閱讀：
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EL檢測技術介紹
關於作者：
林敬傑博士，業界朋友們暱稱為「傑博」
2004年在工業技術研究院從事太陽能模組研發
2005年與德國萊因技術合作，在臺灣建立亞洲第一個太陽能檢測認證實驗室
2007年擔任德資企業a2pak Power茂暘能源技術長
2011年成立顧問公司PV Guider，提供專業諮詢與電站品質管控等服務
目前擔任：
PV
Guider首席顧問
CNS國家標準審議委員
工研院量測中心顧問
IEA國際能源總署Task 13太陽能可靠度工作組技術專家
SEMI產業標準工作小組召集人
Solar United國際太陽能產業聯盟工作小組技術專家
華聚基金會兩岸共通標準技術專家
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